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硼与氮同位素效应对六方氮化硼性质的影响

材料科学 2023-06-26 v1

摘要

六方氮化硼(hBN)独特的物理、机械、化学、光学和电子性质使其成为电子、光电子、纳米光子和量子器件中有前景的二维材料。本文报道了通过硼和氮的同位素纯化引起的 hBN 性质变化。先前关于同位素纯 hBN 的研究集中于将 hBN 中硼同位素浓度从其自然浓度(约 20 at%\% 10^{10}B、80 at%\% 11^{11}B)纯化,同时使用天然丰富的氮(99.6 at%\% 14^{14}N、0.4 at%\% 15^{15}N),即近乎纯的 14^{14}N。本研究中,我们将同位素纯化 hBN 晶体拓展至 15^{15}N。通过金属助熔剂法,使用硼和氮单同位素(>99%\%)富集源,并以镍加铬为溶剂,生长了 h10^{10}B14^{14}N、h11^{11}B14^{14}N、h10^{10}B15^{15}N 和 h11^{11}B15^{15}N 四种构型的晶体。深入的拉曼和光致发光光谱表明,单同位素 hBN 晶体质量很高,15^{15}N 纯化晶体的振动与光学性质处于当前可用 14^{14}N 纯化 hBN 的最先进水平。高质量 h10^{10}B14^{14}N、h11^{11}B14^{14}N、h10^{10}B15^{15}N 和 h11^{11}B15^{15}N 的生长为热管理中的热导率调控以及量子技术中的先进功能开辟了令人振奋的前景。

关键词

引用

@article{arxiv.2306.13358,
  title  = {Boron and nitrogen isotope effects on hexagonal boron nitride properties},
  author = {E. Janzen and H. Schutte and J. Plo and A. Rousseau and T. Michel and W. Desrat and P. Valvin and V. Jacques and G. Cassabois and B. Gil and J. H. Edgar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2306.13358},
  year   = {2023}
}

备注

13 pages, 7 figures